本实用新型专利技术提供一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置，包括演示装置主体支架、活动杠杆、待测细长压杆、内支撑板、压紧机构、压力提供装置、连杆、侧支架、L型连接板、连接杆、换向装置、滑板和压力传感器，所述演示装置主体支架内固定有C型内支撑板，所述C型内支撑板上下方均有槽，所述C型内支撑板一侧有换向装置，所述C型内支撑板上下方均固定有压紧机构，所述C型内支撑板上方的压紧机构上有压力提供装置，所述C型内支撑板下方的压紧机构下有压力传感器；本实用新型专利技术通过模拟细长杆两端不同约束情况下的轴向压缩，观测压杆在临界压力时的稳态挠曲线，从而验证细长压杆临界压力计算公式的正确性，且便于学生理解相关公式的推导过程。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置，包括演示装置主体支架、活动杠杆、待测细长压杆、内支撑板、压紧机构、压力提供装置、连杆、侧支架、L型连接板、连接杆、换向装置、滑板和压力传感器，所述演示装置主体支架内固定有C型内支撑板，所述C型内支撑板上下方均有槽，所述C型内支撑板一侧有换向装置，所述C型内支撑板上下方均固定有压紧机构，所述C型内支撑板上方的压紧机构上有压力提供装置，所述C型内支撑板下方的压紧机构下有压力传感器；本技术通过模拟细长杆两端不同约束情况下的轴向压缩，观测压杆在临界压力时的稳态挠曲线，从而验证细长压杆临界压力计算公式的正确性，且便于学生理解相关公式的推导过程。【专利说明】一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置
本技术涉及课堂教学实验演示设备领域，特别是涉及一种细长压杆的稳定性 课堂教学演示装置。
技术介绍
材料力学相对抽象，这门学科通常使用的研究方法是通过实验现象得出合理的假 设，由假设推导实用的计算公式，公式的正确性要在实验中验证，由于其过于抽象，试验又 非常复杂，学生在学习中很难理解，因此若能有相应的课堂教学实验演示设备对其进行演 示，则可大大降低学生的理解难度，提高学习效率。 其中教材中对于细长压杆的临界压力给出了如下公式： σ 7?El ^ = ： 丨，丨） 为了验证公式的正确性，可通过如下方式进行验证： 通过将细长杆两端铰支：相当于# = 1 ,测量出临界压力; 通过将细长杆一端铰支，一端固定，相当于0.7，测量出临界压力^,检验 是否近似等于〇. 7 ; 通过将细长杆两端固定：相对于#=0.5 ,测量出临界压力，检验是否 近似等于0.5。 在细长压杆临界压力公式的推导过程中，杆端约束不同时，横截面上的弯矩Μ有 时可以忽略，有时又不能忽略，对此学生往往难以理解，因此急需一种设备模拟细长杆两端 不同约束情况下的轴向压缩，以用于观测压杆在临界压力时的稳态挠曲线，验证细长压杆 临界压力计算公式的正确性。
技术实现思路
针对以上问题，本技术通过模拟细长杆两端不同约束情况下的轴向压缩，观 测压杆在临界压力时的稳态挠曲线，从而验证细长压杆临界压力计算公式的正确性，从而 可便于学生对相关公式进行理解，为达此目的，本技术提供一种细长压杆的稳定性课 堂教学演示装置，包括演示装置主体支架、活动杠杆、待测细长压杆、内支撑板、压紧机构、 压力提供装置、连杆、侧支架、L型连接板、连接杆、上滑杆、下滑杆、侧支架、主支架、中心滑 杆、上活动圆盘、旋转圆盘、棘轮、棘爪、连接板、滑板和压力传感器，所述演示装置主体支架 内固定有C型内支撑板，所述C型内支撑板上下方均有槽，所述C型内支撑板上下方均固定 有压紧机构，所述C型内支撑板上方的压紧机构上有压力提供装置，所述C型内支撑板下方 的压紧机构下有压力传感器； 所述压紧机构包括压紧杆、凸轮、底板槽、固定框、外部u型压板和内部U型压板， 所述固定框内有外部U型压板，所述内部U型压板在外部U型压板内，所述外部U型压板开 口朝下，所述内部U型压板开口方向与外部U型压板开口方向垂直，所述固定框与C型内支 撑板相连的端面有底板槽与C型内支撑板的槽相对应，所述底板槽在内部U型压板开口的 另一端与外部U型压板内壁之间，所述凸轮卡装在内部U型压板内与内部U型压板和外部 U型压板的侧板相接触，所述凸轮端部固定有压紧杆； 所述待测细长压杆两侧均有卡接端，所述待测细长压杆通过卡接端卡装在C型 内支撑板上下方的槽及压紧机构的底板槽内，所述C型内支撑板的两个拐角处均有L型连 接板，所述L型连接板通过侧支架固定在C型内支撑板的拐角处，所述L型连接板一端通过 连杆与对应压紧机构的压紧杆相连； 所述C型内支撑板侧端上有一对主支架和一对侧支架，所述侧支架在主支架外 侦牝所述中心滑杆插装在支架的通孔内，所述中心滑杆下端套装有连接板，所述连接板通过 连接件与活动杠杆中部相连，所述上滑杆安装在C型内支撑板侧端上方对应的主支架和侧 支架上，所述下滑杆安装在C型内支撑板侧端下方对应的主支架和侧支架上，所述上滑杆 的上端和下滑杆的下端的端部均通过连接杆与L型连接板另一端相连； 所述中心滑杆上有上活动圆盘、旋转圆盘和棘爪，所述上活动圆盘有4个扇形板， 所述扇形板等角度绕上活动圆盘中心一周，所述上滑杆的下端有弯折部，所述上活动圆盘 旋转下滑时上活动圆盘的扇形板与上滑杆下端的弯折部相接触，所述旋转圆盘侧边上有 盘齿，所述盘齿等角度绕旋转圆盘中心一周，所述旋转圆盘为内部有4块均匀分布的60° 镂空槽的圆盘，所述旋转圆盘内60°镂空槽的扇形与上活动圆盘的扇形板之间的夹角为 30°，所述旋转圆盘一侧有棘轮，所述棘爪的爪部卡在棘轮的棘齿内，所述C型内支撑板侧 端的中部有腰槽，所述C型内支撑板侧端的中部的腰槽内有滑板，所述滑板一端置于C型内 支撑板侧端的中部的腰槽内，另一端固定在所述C型内支撑板侧端的中部，所述滑板以此 固定点为圆心做圆弧运动，所述旋转圆盘的盘齿在移动过程中与滑板相接触； 所述演示装置主体支架侧面有U型槽，所述活动杠杆穿过U型槽，所述活动杠杆的 端部通过连接件与下滑杆下端相连。 作为本技术的进一步改进，所述压力提供装置的壳体内有扭簧、套环、上部棘 轮、上部棘爪、下部棘轮、下部棘爪和带螺母的螺杆，所述带螺母的螺杆固定在对应压紧机 构上，所述带螺母的螺杆外套有扭簧，所述带螺母的螺杆的螺母压在扭簧上，所述带螺母的 螺杆的螺母上方有上部棘轮，所述带螺母的螺杆的螺母下方有下部棘轮，所述带螺母的螺 杆的螺母上方有套环，所述带螺母的螺杆的螺母上方和下方均有套环，所述螺母上的套环 和螺母下的套环均绕有绳子，所述螺母上的套环的绳子的一端固定在对应套环上，另一端 在活动杠杆换位后会套在活动杠杆上，所述螺母下的套环的绳子的一端固定在对应套环 上，所述螺母下的套环的绳子的另一端在杠杆做另一次换位后会套在杠杆上，所述套环内 有上部棘爪，所述上部棘爪的端部卡在上部棘轮的棘齿内，所述下部棘爪通过支架固定在 壳体内壁，所述下部棘爪的端部卡在下部棘轮的棘齿内，本技术可采用以上结构的压 力提供装置需要将细长杆压弯时，拉动第一根绳子，绳子带动套环转动，上部棘爪会随套环 旋转一并旋转进而带动上部棘轮转动，棘轮带动螺杆转动，与螺杆相配合的螺帽会将弹簧 向下挤压从而将细长杆压弯。 作为本技术的进一步改进，所述待测细长压杆直径为10毫米，待测细长压杆 长为350晕米，本技术使用的是树脂材料的细长杆，该细长杆直径10晕米，长350晕 米，实验时候其有效使用长度可为300毫米。 本技术通过演示观察三种不同端部约束下的压杆稳态挠曲线图，验证细长压 杆临界压力计算公式的正确性。本技术可进行不同约束下的压缩模拟实验，通过临近 压力下的挠曲线测量，学生可以直观比较约束不同时挠曲线的波长，判断长度系数μ的正 确性，同时机构中的压力传感器可以测出不同约束下的临界压力，进一步验证这一结果，从 而通过演示实验，学生可以非常直观观测到不同夹持方式，两端约束力在横截面上产生的 内力差异较大，从而可以理解弯矩μ的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种细长压杆的稳定性课堂教学演示装置，包括演示装置主体支架（1）、活动杠杆（2）、待测细长压杆（3）、内支撑板（4）、压紧机构（5）、压力提供装置（6）、连杆（7）、侧支架（8）、L型连接板（9）、连接杆（10）、上滑杆（11）、下滑杆（12）、侧支架（13）、主支架（14）、中心滑杆（15）、上活动圆盘（16）、旋转圆盘（17）、棘爪(18) 、棘轮（19）、连接板（20）、滑板（21）和压力传感器（22），其特征在于：所述演示装置主体支架（1）内固定有C型内支撑板（4），所述C型内支撑板（4）上下方均有槽，所述C型内支撑板（4）上下方均固定有压紧机构（5），所述C型内支撑板（4）上方的压紧机构（5）上有压力提供装置（6），所述C型内支撑板（4）下方的压紧机构（5）下有压力传感器（22）；所述压紧机构（5）包括压紧杆（5‑1）、凸轮（5‑2）、底板槽（5‑3）、固定框（5‑4）、外部U型压板（5‑5）和内部U型压板（5‑6），所述固定框（5‑4）内有外部U型压板（5‑5），所述内部U型压板（5‑6）在外部U型压板（5‑5）内，所述外部U型压板（5‑5）开口朝下，所述内部U型压板（5‑6）开口方向与外部U型压板（5‑5）开口方向垂直，所述固定框（5‑4）与C型内支撑板（4）相连的端面有底板槽（5‑3）与C型内支撑板（4）的槽相对应，所述底板槽（5‑3）在内部U型压板（5‑6）开口的另一端与外部U型压板（5‑5）内壁之间，所述凸轮（5‑2）卡装在内部U型压板（5‑6）内与内部U型压板（5‑6）和外部U型压板（5‑5）的侧板相接触，所述凸轮（5‑2）端部固定有压紧杆（5‑1）；所述待测细长压杆（3）两侧均有卡接端(3‑1), 所述待测细长压杆（3）通过卡接端(3‑1)卡装在C型内支撑板（4）上下方的槽及压紧机构（5）的底板槽（5‑3）内，所述C型内支撑板（4）的两个拐角处均有L型连接板（9），所述L型连接板（9）通过侧支架（8）固定在C型内支撑板（4）的拐角处，所述L型连接板（9）一端通过连杆（7）与对应压紧机构（5）的压紧杆（5‑1）相连；所述C型内支撑板（4）侧端上有一对主支架（14）和一对侧支架（13），所述侧支架（13）在主支架（14）外侧，所述中心滑杆（10）插装在支架（14）的通孔内，所述中心滑杆（10）下端套装有连接板（20），所述连接板（20）通过连接件与活动杠杆（2）中部相连，所述上滑杆（11）安装在C型内支撑板（4）侧端上方对应的主支架（14）和侧支架（13）上，所述下滑杆（12）安装在C型内支撑板（4）侧端下方对应的主支架（14）和侧支架（13）上，所述上滑杆（11）的上端和下滑杆（12）的下端的端部均通过连接杆（10）与L型连接板（9）另一端相连； 所述中心滑杆（10）上有上活动圆盘（16）、旋转圆盘（17）和棘爪（18），所述上活动圆盘（16）有4个扇形板（16‑1），所述扇形板（16‑1）等角度绕上活动圆盘（16）中心一周，所述上滑杆（11）的下端有弯折部，所述上活动圆盘（16）旋转下滑时上活动圆盘（16）的扇形板（16‑1）与上滑杆（11）下端的弯折部相接触，所述旋转圆盘（17）侧边上有盘齿（17‑1），所述盘齿（17‑1）等角度绕旋转圆盘（17）中心一周，所述旋转圆盘（17）为内部有4块均匀分布的60°镂空槽的圆盘，所述旋转圆盘（17）内60°镂空槽的扇形与上活动圆盘（16）的扇形板（16‑1）之间的夹角为30°，所述旋转圆盘（17）一侧有棘轮（19），所述棘爪（18）的爪部卡在棘轮（19）的棘齿内，所述C型内支撑板（4）侧端的中部有腰槽，所述C型内支撑板（4）侧端的中部的腰槽内有滑板（12），所述滑板（12）一端置于C型内支撑板（4）侧端的中部的腰槽内，另一端固定在所述C型内支撑板（4）侧端的中部，所述滑板（12）以此固定点为圆心做圆弧运动，所述旋转圆盘（17）的盘齿（17‑1）在移动过程中与滑板（12）相接触；所述演示装置主体支架（1）侧面有U型槽（1‑1），所述活动杠杆（2）穿过U型槽（1‑1），所述活动杠杆（2）的端部通过连接件与下滑杆（12）下端相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付香梅，万宏，李伟超，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。